DE2254967C3 - Verfahren zur Übertragung eines analogen Signals mit verringerter Bandbreite und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

!steuert, der das Eingangssignal abtastet und des- Iinpulssignalc als bipolares Signal wird also die er

ten Signalwert während der Dauer dieses Aus- forderliche Bandbreite für die Übertragung etwa au

gangssignals (e₅) speichert und als Vorspannung 45 die Hälfte herabgesetzt, wobei die Amplituden dei

(c_N) dem Phasenumkchrstromkreis (11) zuführt. Signale und damit die Grautöne der abgetasteter

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- Markierungen im wesentlichen erhalten bleiber durch gekennzeichnet, daß das eine Ausgangs- können.

Signal (e.) des Flip-Flop-Stromkreises (8) einen Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daf.

Oszillator (14) zur Erzeugung eines Signals («?,.,) 5" zwischen den Analog-Impulssignalen immer wiede

rnit einer einzigen, oberhalb der höchsten Fre- die Basislinie erreicht werden muß, d. h. es könner

quenz des zu übertragenden Signals liegenden nur einzelne, klar voneinander getrennte Impuls«

Frequenz ansteuert, und daß ein Mischer (15) übertragen werden, wie sie bei der Abtastung cinzel

das Ausgangssignal des Addierstromkreises (12) ner Linien auftreten, zwischen denen die Vorlage un

lind des Oszillators (14) linear überlagert und das 55 bedruckt ist. Ein beliebiges Signal, das beispielsweisi

Überlagerte Signal übertragen wird. hei der Abtastung von Bildern mit verschieden auf

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 einanderfolgenden Grautönen auftritt, bei denen na oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Empfän- hezu keine unbedruckte Fläche vorhanden ist, laß ger das Ausgangssignal (e₁₍₁) eines Hochpaßfilters sich daher mit der bekannten Einrichtung nicht mi (21) mit einer Grenzfrequenz unterhalb der Fre- 60 verringerter Bandbreite übertragen.

quenz des Oszillators (14) bei jeder Signalände- Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren anzu

rung einen Flip-Flop-Schaltkreis (23) umschaltet geben, das bei nahezu beliebigen Signalformen eini

und das eine Ausgangssignal (e₁₈) des Flip-Flop- Übertragung mit verringerter Bandbreite ermöglicht

Schaltkreises (23) die Zuführung des über ein Diese Aufgabe wird bei dem eingangs angeführtei

Tiefpaßfilter (20) geleiteten übertragenen Signals 65 Verfahren erfindungsgemäß durch die im Kenn

(e,,) und das andere Ausgangssignal (e_ls) des zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale ge

Flip-Flop-Schaltkreises (23) die Zuführung des löst. Schaltungsanordnungen zur Durchführung de

Ausgangssignals eines von diesem gefilterten erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unter

ansprüchen gekennzeichnet. Durch die Verwendung von Extremwerten einer Richtung für die Kennzeichnung jeweils eines neuen Zeitabschnittes mit Polaritätsumkehr gegenüber dem vorhergehenden Zeitabschnitt, wobei der Extremwert bei Beginn einer invertierten Übertragung gespeichert und das Signal bezüglich dieses Extremwertes invertiert wird, ist es nicht notwendig, daß das zu übertragende Signal immer wieder auf eine bestimmte Basislinie zurückkehrt, und auch die Größe der Extremwerte kann verschieden sein. Da in diesem Fall aber keine definierte Mittellinie im übertragenen Signal ist, wird ein die Umkehrung anzeigendes Signal mit übertragen, das im Empfänger die Rückumwandlung steuert.

Ausführungsbeispiele der Etfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Senders für die Übertragung mit verringerter Bandbreite,

F i g. 2 Wellenformen, die in entsprechenden Blökken in F i g. 1 erzeugt sind,

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Empfängers tür die Rückumwandlung des bandbreitenkomprimierten Signals,

F i g. 4 zeigt Wellenformen, die in betreffenden Blöcken in F i g. 3 erzeugt sind. a₅

In der Zeichnung ist mit 4 ein einen Bezugswert feststellender Stromkreis bezeichnet. Mit 5 ist ein Stromkreis zum Feststellen von Extremwerten bezeichnet, und mit dem Bezugszeichen 6 und 26 ist ein die Extremwertspannung haltender Stromkreis bezeichnet. Mit 8 und 23 sind Flip-Flop-Stromkreise bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 9, 10, 27 und 28 sind analoge UND-Tore bezeichnet, und mit dem Bezugszeichen 11 und 19 sind Phascnumkehrshomkreise bezeichnet. Mit den Bezugszeichen 12 und 30 sind Addierstromkreise bezeichnet, während mit den Bezugs/eichen 13, 16, 20 und 21 Tiefpaßfilter bezeichnet sind. 15 ist ein Mischer, und 22 ist ein Frequenz-Spiinnungs-Um wandler.

Wenn ein analoges Signal e_r welches übertragen werden soll und wie es in Fig. 2a dargestellt ist, an einen Eingangsanschluß 1 angelegt wird, wird dieses analoge Sipnal e, gleichzeitig zu '*vei Puffervi-r:^:tarkeni 2, dem den Bezugswert feststellenden Stromkreis 5 und dem die Exiremwertspannung haltenden Stromkreise zugeführt. Die PufTerverstärkrr 2 und 3 sind vorgesehen, um gegenseitige Beeinflussungen zwischen zwei analogen UND-Toren, die nachstehend beschrieben werden, zu beseitigen oder /u verhindern. Der den Bezugswert feststellende Stromkreis 4 ist so ausgeführt, daß, wenn das analoge Signal e, einen Wert unter oder über dem vorbestimmten Bezugswert erreicht, der Stromkreis eingeschaltet wird. Der vorbcstimmte Bezugswert ist vorzugsweise der mittlere Wert zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert des Signals, z. B. der mittlere Grauwert in dem Video-Signal einer Faksimile-Vorrichtung. Das Ausgangssignal e.₂ des den Bezugswert feststellenden Stromkreises 4 wird an einen UND-Stromkreis 7 angelegt, ebenso ein einen Extremwert er- 6u reichendes Signal »_v das von dem den Extremwert feststellenden Stromkreis S abgeleitet wird, um das logische Produkt des UND-Stromkreises 7 zu erfüllen, dessen Ausgang einen Flip-Flop-Stromkreis 8 in einer nachfolgenden Stufe triggert. Der Stromkreis 5 kann durch einen 9ü°-Phasenschieber oder einen differenzierenden Stromkreis dargestellt werden, der im einfachsten Fall durch ein RC-Gl'i&d gebildet.

wird, gefolgt von einem Rechteckfurmer aus z. B. einem Verstärker hoher Verstärkung, der bei jedem Durchgang des phasenverschobenen bzw, differenzierten Signals durch den Bezugswert umschaltet, und dieses Rechtecksignal wird durch einen differenzierenden Stromkreis geleitel, dessen Ausgang das Signal e_a liefert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die in Fig, 2a dargestellte Zeitachse der möglichst optimal eingestellte Bezugswert und daher nicht immer der Nullwert ist.

Andererseits ist der die Extremwertspannung haltende Stromkreis ό zum Feststellen einer minimalen oder maximalen Spannung und zum Halten dieser Spannung derart vorgesehen, daß er diese Spannung hält, bis der Ausgang e₅' des Flip-Flop-Stromkreises 8 abschaltet, und diese Spannung alf. eine Vorspannung für einen Phasenumkehrstromkreis 11 liefert. Dieser Stromkreis 6 kann aus einem Kondensator bestehen, der über eine Diode aufgeladen v':d, die im angegebenen Beispiel so gepolt ist, daß der Kondensator negativ aufgeladen wird. Der Kondensator wird durch einen Entladekreis im Stromkreis 6 entladen, der durch das Signal e/ angesteuert wird, wie aus der in Fig. 1 dargestellten Verbindung des einen 'Visgangs des Stromkreises 8 mit dem einen Eingang des Stromkreises 6 hervorgeht. Dies ist auch beim Vergleich der Spannungene,' und e_t. in Fig. 2f und 2i zu erkennen. Die Extremwertspannung wird dem Phasenumkehrstromkreis 11, der z. B. ein Differenzverstärker sein kann, zugeführt, um den Übergang der Spannungen bei jedem Umschalten weicher zu machen.

Die Ausgangssignale C₁' und e," der betreffenden Pufferspeicher 2 und 3 und die Ausgangssignale c, und e,' des Flip-Flop-Stromkreises 8 werden an zwei UND-Tore 9 bzw. 10 angelegt. Das Ausgangssignal C₀ ucs analogen UND-Tores 9 wird an einen Addierstrornkreis 12 angelegt, und das Ausganpssignal C₁ des analogen UND-Tores 10 und das Ausgangssignai t'_H des die Extremwertspannung haltenden Stromkreises 6 werden an den Phasenumkehrstromkreis angelegt, dessen Ausgang e_it an den Addierstromkreis 12 angelegt wird, ebenso wie der Ausgang t'_n des analogen UND-Tores 9. Die Ausgangswcllenfonnen der obengenannten bctrcfTenden Stromkreise sind so, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Der Ausgang C₁. des analogen UND-Tores 9 und der Ausgang e_u des Phasenumkehrstromkreises 11, die an den Addierstromkrcis 12 angelegt sind, werden addiert, um ein Signal t₁₀ zu schaffen mit einer Wellenform, wie sie in Fi g. 2 k dargestellt ist. Das Signal <*,„ wird zu einem Tiefpaßfilter 13 geleite».

Wenn andererseits der Ausgang c-' des Flip-Flop-Stromkreises 8 EIN ist, steuert der Ausgang einen Schwinger od<n Oszillator an, um ein Signal mit einer einzigen Frequenz zu erzeugen, die.im mittleren Frequenzbereich zwischen denen des Tiefpaßfilters 13 und eines Tiefpaßfilters 15 liegt, die nachstehend beschrieben werden. Die Grenzfrequenzen der Tiefpaßfilter sind so, daß die Frequenz des Signals e₁₂ höher ist als die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 13, und niedriger als die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 16, das die Frequenz des zu übertragenden Signals e₁₃ auf die Bandbreite der Übertragungseinrichtung begrenzt. Das Signal e₁₂, welches von dem Oszillator 14 erzeugt ist, und das Ausgangssignal e,, des Tiefpaßfilters 13 werden durch lineare Überlagerung in dem Mischer 15 gemischt. Das gemischte Signal wird an

den Tiefpaßfilter 16 angelegt. Der Ausgang e₁₄ des Tiefpaßfilters ist in seiner Bandbreite verringert. Auf diese Weise wird Bandbreitenkompression erzielt und der Wirkungsgrad einer Übertragungsleitung, beispielsweise einer Telefonleitung, kann ohne Vcrschlechterung der Gradation verbessert werden.

Das in der oben beschriebenen Weise übertragene Informationssignal kann über einen Wiedergabe-Stromkreis, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, wiedergegeben werden.

Das in der Bandbreite komprimierte Signal <?_j4', welches an einen Eingangsansehluß 18 angelegt wird, wird einmal verstärkt und zu einem Tiefpaßfilter 20 bzw. einem Hochpaßfiltcr 21 geleitet, was zu betreffenden Ausgangssignalcn C₁₅ und C₁₁, gemäß den Fig.4m und 4n entsprechend den Signalen C₁₀ und C₁., führt, die in den Fig. 2k und 21 gezeigt sind. Das Signal e_ie wird zu einem Signal C₁₇ umgewandelt, welches in Fig. 4ο dargestellt ist. und zwar über einen Frequenzwandler 22 in der nächsten Stufe, um einen Flip-Flop-Stromkreis 23 zu triggern. Das Signal C₁. wird an zwei PulTerverstärkcr 24 und 25 angeschlossen und an einen eine Extremwertspannung haltenden Stromkreis 26 angelegt, der den minimalen oder maximalen Wert der zu übertragenden ursprünglichen Wellenform feststellt und hält, indem er den Wert der Spannung e₁₅ in dem Augenblick abtastet und z. B. in einem Kondensator hält, in dem die eine Flanke des Signals c_1M' auftritt. Mit der anderen Flanke des Signals e_lft' wird der Wert wieder zurückgesetzt, wie dies auch aus Fig. 4ο und 4q hervorgeht.

Die Pufferverstärker sind vorgesehen, um gegenseitige Beeinflussungen zwischen zwei analogen Toren 27 und 28 zu beseitigen, die nachstehend beschrieben werden. Die Ausgangssignale des Flip-Stromkreises 23 werden als Torsignale verwendet. um die Ausgangssignale von dem betreffenden Pufferspeicher 24 bzw. 25 über den logischen Produktstromkreis bzw. die UND-Tore 27 und 28 zu führen oder zu leiten. Die Ausgangswellenform c,₀ und C₂₁ der UND-Tore 27 und 28 sind so. wie es in den Fi g. 4 r und 4 s dargestellt ist, und das Signal e,,

wird in einem Phasenumkchrstromkreis 29 umgekehrt unter Verwendung des Ausganges C₁₉ des die Extremwertspannung haltenden Stromkreises als seine Vorspannung, was zu einer Wellenform c.,,, führt, die in Fig. 4 t dargestellt ist. Das Signal Co_-, wird /u dem

i" Ausgangssignal C₂₀ des analogen l.JND-Tores 27 in einem Addierstromkreis 30 addiert, um ein Signal e.,_a zu erzeugen, welches der ursprünglichen /u übertragenden Wellenform c, entspricht. Auf diese Weise kann ein in der Handbreite komprimiertes Signal wiedergegeben werden.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Be-Schreibung ist ersichtlich, daß. wenn ein Intervall de Signals, in welchem das analoge Eingangssigna einen minimalen (oder einen maximalen) Wert untei dem willkürlich vorbestimmten Bezugswert erreicht als ein ninheitssignal behandelt wird, die IVilarilä¹ jedes zweiten Einheitssignals der kontinuierlicher Hinheitssignalc mit Bezug auf das Extremwertniveai ump~kehrt wird, ohne daß die Wellenform der Si gnale geändert wird. Dadurch wird die Bandbreite ohne Verlust am mittleren Pegel oder mittlerer Niveau des Eingangssignals verringert, was bedeutet daß die Bandbreite bei der Informationsübertragum ohne Verschlechterung der Gradation komprimier werden kann. Dies wird klar, wenn das beschrieben« Prinzip bei einem kontinuierlichen Sinussignal an gewendet wird, wodurch die Anzahl der Extrem werte und damit die Grundfrequenz auf die Hälft» reduziert wird. Demgemäß kann der Wirkungsgrn<

der Übertragungsleitung im Vergleich zu bekanntet Übertragungsleitungen erhöht werden und großi Mengen an Informationen können übertragen wer den, wobei, wie oben gesagt, Verschlechterung de Gradation und andere Nachteile verhindert sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

übertragenen Signals (<?,5) gesteuerten Phasenum- PatentansDrüche· kehrstromkreis (29) zu den Eingängen eines Ad- ratentansprucne. dierstromkreises (30) steuert und das andere Aus-

1. Verfahren zur Übertragung eines analogen gangssignal (*,„) ferner einen Abtast- und Halte-Signals mit verringerter Bandbreite, wobei dieses 5 kreis (6) steuert, der das gefilterte übertragene Sianaloge Signal in aufeinanderfolgenden Zeitab- gnal (<?,,,) abtastet und dessen Signalwert wahrend schnitten mit abwechselnder Polarität übertragen der Dauer dieses Ausgangss.gnals speichert und Wird, dadurch gekennzeichnet, daß die als Vorspannung (<;,„) dem Phasenumkehrstrom- £xtremwerte einer Richtung eines vorbestimmten kreis (29) zuführt.

Bezugswertes in dem analogen Signal festgestellt io
Werden und jeder festgestellte Extremwert den

Beginn eines neuen Zeitabschnittes kennzeichnet, .

dal< bei jedem zweiten festgestellten Extremwert Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Uber-

der Signalwert dieses Extremwertes für die Dauer tragung eines analogen Signals mit verringerter Band-

des zugehörigen Zeitabschnittes gespeichert und 15 breite, wobei dieses analoge Signal in aufeinander-

die Polarität des ausgesendeten Signals bezüglich folgenden Zeitabschnitten mit abwechselnder Polari-

dieses gespeicherten Signalwerls unigekehrt wird tat übertragen wird.

und ein die Umkehrung anzeigendes Umkehr- Aus der DT-OS 1 925 978 ist eine Einrichtung zur Signal zusätzlich übertragen wird, und daß auf Übertragung eines Faksimilesignals mit verringerter der Empfangsseite der bei Beginn des Umkehr- 20 Bandbreite bekannt. Darin werden die bei der Ab-Signals vorhandene empfangene Signalwert für die tastung mit einer einzigen Polarität auftretenden Dauer des Umkehrsignals gespeichert und das Analog-Impulssignale abwechselnd normal und befolgende empfangene Signal bezüglich dieses ge- züglich der Basislinie invertiert übertragen, wobei die speicherten Signalwertes umgekehrt wird. " Basislinie der Abtastung des unbedruckten Teils der

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des 45 Vorlage entspricht. 7m diesem Zweck schaltet jede Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Flip- Vorderflanke des Analog-Impulssignals, wenn diese? Flop-Stromkreis, der mit Beginn jedes neuen eine bestimmte Mindestamplitude überschreitet, einen Zeitabschnitte.-, in die jeweils andere Lage gekippt Flip-Flop-Schalter in den jeweils umgekehrten Zuwird und dessen eines Ausgangssignal das Ein- stand, und dieser Schalter überträgt in dem einen Zugangssignal direkt und dessen nderes Ausgangs- 30 stand das Eingangssignal und in dem anderen Zu Signal das Eingangssignal über ^inen Phasenum- stand das invertierte Eingangssignal zum Übertra kehrctromkreis einem Addiersiiomkreis zuführt, gungsausgang. Das unipolare Eingangssignal wire dadurch gekennzeichnet, daß ein Extrem- also als bipolares Signal übertragen. Auf der Empwertstromkrcis (5) bei jedem Extremwert der fangsseite wird bei jedem Polaritätswechsel bezüglicl einen Richtung in dem Eingangssignal (C₁) ein 3; der Mittellinie des übertragenen Signals wieder eir Extrcmwertsignal (e₃) abgibt, daß das Extrem- Flip-Flop-Schalter angesteuert, der in gleicher Ar Wertsignal (e.,) bei gleichzeitigem Vorliegen eines wie auf der Sendeseite das übertragene Signal norma Ausgangssignals (e₂) eines einen Bezugswert fest- oder bezüglich der Mittellinie invertiert dem Empfän Stellenden Stromkreises (4) den Flip-Flop-Strom gerausgang zuführt und auf diese Weise die invertier kreis (8) in die jeweils andere Lage kippt, daß das 40 übertragenen Signalteile in die ursprüngliche Polarity eine Ausgangssignal (<?.) des Flip-Flop-Stromkrei- zurückbringt.

Res (8) einen Abtast- und Haltekreis (6) Durch die Übertragung der unipolaren Analog